单片机原理与应用设计课件.ppt
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1、单片机原理与应用设计 张毅刚等编著电子教案第第6 6章章 89C5189C51的定时器的定时器/计数器计数器 两个可编程的定时器两个可编程的定时器/计数器计数器T1T1、T0T0。2 2种种工作模式工作模式:(1 1)计数器计数器工作模式工作模式(2 2)定时器定时器工作模式工作模式4 4种种工作方式工作方式(方式方式0-0-方式方式3)3)。6.1 6.1 定时器定时器/计数器的结构计数器的结构TMODTMOD:选择定时器选择定时器/计数器计数器T0T0、T1T1的工作模式和工作的工作模式和工作 方式。方式。TCONTCON:控制控制T0T0、T1T1的启动和停止计数,同时包含了的启动和停止
2、计数,同时包含了 T0T0、T1T1的状态。的状态。单片机复位时,两个寄存器都清单片机复位时,两个寄存器都清0 0。6.1.1 6.1.1 工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODTMOD 图图6-16-1图图6-26-28 8位分为两组,位分为两组,高高4 4位位控制控制T1T1,低低4 4位位控制控制T0T0。(1 1)GATEGATE门控位门控位 0 0:仅:仅以以TRXTRX(X=0,1X=0,1)来启动定时器来启动定时器/计数器运行。计数器运行。1 1:用引脚用引脚INT0INT0*(或或INT1INT1*)上的高电平和上的高电平和TRXTRX两个条两个条 件件来启动定时器来启动
3、定时器/计数器运行。计数器运行。(2 2)M1M1、M0M0工作方式选择位工作方式选择位 表表6-1 6-1 M1M1、M0M0工作方式选择工作方式选择 M1 M0 M1 M0 工工 作作 方方 式式 0 0 0 0 方式方式0 0,1313位定时器位定时器/计数器。计数器。0 1 0 1方式方式1 1,1616位定时器位定时器/计数器。计数器。1 0 1 0 方式方式2 2,8 8位常数自动重新装载位常数自动重新装载 1 1 1 1 方式方式3 3,仅适用于,仅适用于T0T0,T0T0分成两个分成两个8 8 位计数器,位计数器,T1T1停止计数。停止计数。(3)(3)C/TC/T*计数器模式
4、和定时器计数器模式和定时器模式选择位模式选择位0 0:定时器模式。定时器模式。1 1:计数器模式。计数器模式。6.1.2 6.1.2 定时器定时器/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCONTCON 低低4 4位与外部中断有关,已介绍。高位与外部中断有关,已介绍。高4 4位的功能如下:位的功能如下:(1)TF1(1)TF1、TF0TF0计数溢出标志位计数溢出标志位 (2)TR1(2)TR1、TR0TR0计数运行控制计数运行控制位位 1 1:启动定时器启动定时器/计数器工作计数器工作 0 0:停止定时器停止定时器/计数器工作计数器工作 图图6-36-36.2 6.2 定时器定时器/计数器的计数器的
5、4 4种工作方式种工作方式 6.2.1 6.2.1 方式方式0 0 M1M1、M0M0为为00 00,定时器,定时器/计数器的框图:计数器的框图:图图6-46-4为为1313位的计数器位的计数器 ,C/TC/T*位位决定工作模式:决定工作模式:0 0:开关打在上面,为开关打在上面,为定时器定时器工作模式;工作模式;1 1:开关打在下面,为开关打在下面,为计数器计数器工作模式,计数脉冲为工作模式,计数脉冲为P3.4P3.4、P3.5P3.5引脚上的外部输入脉冲,当引脚上发生负跳变时,计数引脚上的外部输入脉冲,当引脚上发生负跳变时,计数器加器加1 1。GATEGATE位:位:决定定时器决定定时器/
6、计数器的计数器的运行取决于运行取决于TRxTRx一个条件还是一个条件还是TRxTRx和和INTxINTx*引脚两个条件引脚两个条件。(1 1)0 0:A A点(见图点(见图6-26-2)是否计数)是否计数,仅取决于仅取决于TRxTRx的状态。的状态。(2 2)1 1:B B点点电电位位由由INTXINTX*的的输输入入电电平平和和TRXTRX的的状状态态这这两两个个条条件件来来确定。确定。是否计数是由是否计数是由TRxTRx和和INTxINTx*二个条件来控制的。二个条件来控制的。6.2.2 6.2.2 方式方式1 1 M1 M1、M0M0=01=01,1616位位的计数器。的计数器。6.2.
7、3 6.2.3 方式方式2 2 计数满后自动装入计数初值计数满后自动装入计数初值。M1M1、M0=M0=10 10,等效框图如下:,等效框图如下:图图6-56-5TLXTLX作作为为常常数数缓缓冲冲器器,当当TLXTLX计计数数溢溢出出时时,在在置置“1”“1”溢溢出出标标志志TFXTFX的的同同时时,还还自自动动的的将将THXTHX中中的的初初值值送送至至TLXTLX,使使TLXTLX从从初初值值开开始始重重新新计计数数。定定时时器器/计计数数器器的的方方式式2 2工工作作过过程程如如图图6-6-7(X=0,1)7(X=0,1)。图图6-66-6省去用户软件中重装初值的程序,精确的定时。省去
8、用户软件中重装初值的程序,精确的定时。6.2.4 6.2.4 方式方式3 3 增加一个增加一个附加附加的的8 8位定时器位定时器/计数器,从而具有计数器,从而具有3 3个定时器个定时器/计数计数器。器。图图6-76-7只适用于定时器只适用于定时器/计数器计数器T0T0。T1T1不能工作在方式不能工作在方式3 3,T1T1方式方式3 3时时相当于相当于TR1=0TR1=0,停止计数(此时停止计数(此时T1T1可用来作串行口可用来作串行口波特率产生器)。波特率产生器)。1 1工作方式工作方式3 3下的下的T0T0T0T0分为分为两个独立两个独立的的8 8位计数器位计数器:TL0TL0和和TH0TH
9、0 。TL0TL0使用使用T0T0的状态的状态控制位控制位C/TC/T*、GATEGATE、TR0TR0、,、,而而TH0TH0被固定为一个被固定为一个8 8位定时器位定时器(不能作外部计数模式),并使用定时器(不能作外部计数模式),并使用定时器T1T1的状态控制位的状态控制位TR1TR1和和TF1TF1,同时同时占用定时器占用定时器T1T1的中断请求源的中断请求源TF1TF1。各引脚与各引脚与T0T0的逻辑关系如的逻辑关系如图图6-86-8所示:所示:图图6-86-8(a a)图图6-86-8(b b)2 2T0T0工作在方式工作在方式3 3下下T1T1的各种工作方式的各种工作方式 当当T1
10、T1用作用作串行口的波特率发生器串行口的波特率发生器时,时,T0T0才工作在方式才工作在方式3 3。T0T0为方式为方式3 3时,时,T1T1可定为方式可定为方式0 0、方式、方式1 1和方式和方式2 2,用来,用来作为串作为串行口的波特率发生器,行口的波特率发生器,或不需要中断的场合。或不需要中断的场合。(1 1)T1T1工作在方式工作在方式0 0 图图6-96-9(2 2)T1T1工作在方式工作在方式1 1(3 3)T1T1工作在方式工作在方式2 2 图图6-106-10图图6-116-116.3 6.3 计数器模式对输入信号的要求计数器模式对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振
11、荡器频率的外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/241/24,例如例如选选用用1212MHzMHz频率的晶体,则可输入频率的晶体,则可输入500500KHzKHz的外部脉冲。的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如如图图6-16-12 2所示,图中所示,图中TcyTcy为机器周期。为机器周期。图图6-126-126.4 6.4 定时器定时器/计数器的编程和应用计数器的编程和应用 4 4种工作方式中,种工作方式中,方式方式0 0与方式与方式1 1基本相同,由于方式基本相同,由于方式0 0是为兼容是为兼容MCS-48MCS-48而
12、设,而设,初值计算复杂初值计算复杂,在实际应用中,在实际应用中,一般不用方式一般不用方式0 0,而采用方式,而采用方式1 1。6.4.1 6.4.1 方式方式1 1应用应用 例例6-16-1 假设系统时钟频率采用假设系统时钟频率采用6 6MHzMHz,要在要在P1.0P1.0上输出一个周期上输出一个周期为为2 2msms的方波,如的方波,如图图6-136-13所示。所示。图图6-136-13方波的周期用方波的周期用T0T0来确定,让来确定,让T0T0每隔每隔1 1msms计数溢出计数溢出1 1次次(每每1 1msms产生产生一次中断一次中断),CPUCPU响应中断后,在中断服务程序中对响应中断
13、后,在中断服务程序中对P1.0P1.0取反。取反。(1)(1)计算初值计算初值X X 设初值为设初值为X X,则有则有:(2(21616-X)210X)210-6-6=110=110-3-3 2 21616-X=500 X=65036-X=500 X=65036 X X化为化为1616进制,即进制,即X=FE0CH=1111111000001100BX=FE0CH=1111111000001100B。所以,所以,T0T0的初值为的初值为:TH0=0TH0=0FEHFEH TL0=TL0=0CH0CH (2)(2)初始化程序设计初始化程序设计 对寄存器对寄存器IPIP、IEIE、TCONTCON
14、、TMODTMOD的相应位进行正确设置,将计数的相应位进行正确设置,将计数初值送入定时器中。初值送入定时器中。(3)(3)程序设计程序设计 中断服务程序除产生方波外,还要注意将计数初值重新装入定中断服务程序除产生方波外,还要注意将计数初值重新装入定时器中,为下一次中断作准备。时器中,为下一次中断作准备。参考程序:参考程序:ORG 0000HORG 0000HRESET:AJMP MAIN RESET:AJMP MAIN ;转主程序转主程序 ORG 000BHORG 000BH ;T0T0的中断入口的中断入口 AJMP IT0P AJMP IT0P ;转转T0T0中断处理程序中断处理程序IT0P
15、IT0P ORG 0100HORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H MAIN:MOV SP,#60H ;设堆栈指针设堆栈指针 MOV TMOD,#01HMOV TMOD,#01H ;设置设置T0T0为方式为方式1 1 ACALL PT0M0ACALL PT0M0;调用子程序调用子程序PT0M0PT0M0HERE:AJMP HEREHERE:AJMP HERE ;自身跳转自身跳转PT0M0:MOV TL0,#0CHPT0M0:MOV TL0,#0CH;T0T0中断服务程序,中断服务程序,T0T0重新置初值重新置初值 MOV TH0,#0FEH MOV TH0,#0FEH SETB T
16、R0 SETB TR0 ;启动启动T0T0 SETB ET0 SETB ET0 ;允许允许T0T0中断中断 SETB EA SETB EA ;CPUCPU开中断开中断 RETRETITOP:MOV TL0,#0CH ITOP:MOV TL0,#0CH ;T0T0中断服务子程序,中断服务子程序,T0T0置初值置初值 MOV TH0,#0FEHMOV TH0,#0FEH CPL P1.0 CPL P1.0 ;P1.0P1.0的状态取反的状态取反 RETIRETI查询方式查询方式的参考程序的参考程序:MOV TMOD,#01H MOV TMOD,#01H ;设置设置T0T0为方式为方式1 1 SET
17、B TR0 SETB TR0 ;接通接通T0T0LOOP:MOV TH0,#0FEH LOOP:MOV TH0,#0FEH ;T0T0置初值置初值 MOV TL0,#0CH MOV TL0,#0CHLOOP1LOOP1:JNB TF0,LOOP1 JNB TF0,LOOP1 ;查询查询TF0TF0标志标志 CLR TR0 CLR TR0 ;T0T0溢出,关闭溢出,关闭T0T0 CPL P1.0 CPL P1.0 ;P1.0P1.0的状态求反的状态求反 SJMP LOOP SJMP LOOP例例6-26-2 假假设设系系统统时时钟钟为为6 6MHzMHz,编编写写定定时时器器T0T0产产生生1
18、1秒秒定定时时的的程程序。序。(1 1)T0T0工作方式的确定工作方式的确定定时时间较长,采用哪一种工作方式?定时时间较长,采用哪一种工作方式?由各种工作方式的特性,可计算出:由各种工作方式的特性,可计算出:方式方式0 0最长可定时最长可定时16.38416.384msms;方式方式1 1最长可定时最长可定时131.072131.072msms;方式方式2 2最长可定时最长可定时512512 s s。选方式选方式1 1,每隔,每隔100100msms中断一次,中断中断一次,中断1010次为次为1 1s s。(2 2)计算计数初值)计算计数初值 因为:因为:(2(21616-X)210X)210
19、-6-6=10=10-1-1 所以:所以:X=15536=3CB0HX=15536=3CB0H 因此:因此:TH0=3CHTH0=3CH,TL0=B0H TL0=B0H(3 3)1010次计数的实现次计数的实现 采用循环程序法。采用循环程序法。(4 4)程序设计)程序设计 参考程序参考程序:ORG 0000HORG 0000HRESETRESET:LJMP MAIN LJMP MAIN ;上电,转主程序入口上电,转主程序入口MAINMAIN ORG 000BHORG 000BH ;T0T0的中断入口的中断入口 LJMP IT0PLJMP IT0P;转转T0T0中断处理程序中断处理程序IT0PI
20、T0P ORG 1000HORG 1000H MAIN MAIN:MOV SP,#60H MOV SP,#60H ;设堆栈指针设堆栈指针 MOV B,#0AH MOV B,#0AH ;设循环次数设循环次数1010次次 MOV TMOD,#01H MOV TMOD,#01H ;设设T0T0工作在方式工作在方式1 1 MOV TL0,#0B0H MOV TL0,#0B0H ;给给T0T0设初值设初值 MOV TH0,#3CHMOV TH0,#3CH SETB TR0 SETB TR0 ;启动启动T0T0 SETB ET0 SETB ET0 ;允许允许T0T0中断中断 SETB EA SETB EA
21、 ;CPUCPU开放中断开放中断 HERE HERE:SJMP HERE SJMP HERE ;等待中断等待中断 ITOPITOP:MOV TL0,#0B0H MOV TL0,#0B0H;T0T0中断子程序,重装初值中断子程序,重装初值 MOV TH0,#3CH MOV TH0,#3CH ;DJNZ B DJNZ B,LOOPLOOP CLR TR0 CLR TR0 ;1s1s定时时间到,停止定时时间到,停止T0T0工作工作 LOOP LOOP:RETI RETI 6.4.2 6.4.2 方式方式2 2的应用的应用省去程序中重装初值的指令,并可省去程序中重装初值的指令,并可产生相当精确的定时时
22、间产生相当精确的定时时间。例例6-36-3 当当T0T0(P3.4P3.4)引引脚脚上上发发生生负负跳跳变变时时,从从P1.0P1.0引引脚脚上上输输出出一一个周期为个周期为1 1msms的方波的方波,如如图图6-136-13所示。(系统时钟为所示。(系统时钟为6 6MHzMHz)(1 1)工作方式选择)工作方式选择T0T0为方式为方式1 1计数计数,初值初值 0 0FFFFHFFFFH,即外部计数输入端即外部计数输入端T0T0(P3.4P3.4)发生发生一次负跳变一次负跳变时,时,T0T0加加1 1且溢出,溢出标志且溢出,溢出标志TF0TF0置置“1”“1”,发,发中断请求。中断请求。在进入
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